Question

现拟在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量氮化镁（Mg₃N₂)。已知实验中可能会发生下列反应：

①2Mg+O₂2MgO；②3Mg+N₂Mg₃N₂;③2Mg+CO₂2MgO+C

④Mg+H₂OMgO+H₂↑ ⑤Mg₃N₂+6H₂O3Mg(OH)₂+2NH₃↑

可供选择的装置和药品如下图所示（镁粉、还原铁粉均已干燥，装置内所发生的反应是完全的，整套装置的末端与干燥管相连）。

回答下列问题：

（1）在设计实验方案时，除装置A、E外，还应选择的装置（填字母代号）及其目的分别是                                                           ，

（2）连接并检查实验装置的气密性。实验开始时，打开自来水的开关，将空气从5升的储气瓶压入反应装置，则气流流经导管的顺序是（填字母代号）                       ；

（3）通气后，如果同时点燃A、F装置的酒精灯，对实验结果有何影响？            ，

原因是                                 ；

（4）请设计一个实验，验证产物是氮化镁：

                                                                              

Answer 1

（1）B   目的是除气流中的水蒸汽，避免反应④发生；

D   目的是除空气中的CO₂，避免反应③发生；

F   目的是除空气中的氧气，避免反应①发生

（2）j→h→g→d→c→k→l（或l→k）→a→b（或b→a）

（3）使氮化镁不纯

如果装置F中的还原铁粉没有达到反应温度时，氧气不能除尽，导致氧同镁反应，而使氮化镁中混入氧化镁

（4）取适量产物放入试管中，滴加蒸馏水，将润湿的红色石蕊试纸靠近试管口，如果试管中的溶液出现浑浊，红色石蕊试纸变蓝，则可以证明有氮化镁生成

解析：本题的目的是在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量氮化镁（Mg₃N₂)。阅读信息可知空气中的O₂、H₂O、CO₂都会对氮化镁的生成造成干扰，并且产物还容易和水反应，所以在反应之前将空气中的O₂、H₂O、CO₂除干净，反应完成后要避免产物与水接触。根据题目所给的装置图，A装置是反应装置，B装置是干燥除水的浓硫酸，D装置中的NaOH溶液用来除CO₂，除氧气的装置只能是F。所以除了装置A、E外，还应选择的装置还有B、D、F。各装置的连接顺序是：E→D→B→F→A，所以气流流经导管的顺序是j→h→g→d→c→k→l→a→b(k与l、a与b的位置可互换）。实验开始时，要先点燃F处的酒精灯，将气流中的氧气除掉后才能点燃A处的酒精灯，如果同时点燃A、F装置的酒精灯的话，制得的氮化镁将不纯；因为未除尽的氧气会与镁反应生成MgO。验证产物时要充分考虑到氮化镁与水反应生成的Mg(OH)₂是沉淀，生成的氨气是碱性气体，可选用湿润的红色石蕊试纸检验。